نشاسته (Starch)

نشاسته (استارچ-starch)یک محصول مهم غذایی و یک ماده زیستی چند منظوره است که در سراسر جهان برای اهداف مختلف در بسیاری از بخشهای صنعتی از جمله مواد غذایی، بهداشتی، نساجی، شیمی و مهندسی استفاده می‌شود. این ماده یک پودر نرم، سفید تا کمی زرد رنگ و بی‌مزه است که در آب سرد، الکل یا سایر حلالها نامحلول است. starch وقتی گرم می‌شود در آب حل می‌شود.نشاسته (استارچ) ماده‌ای است که در دمای اتاق جامد می‌باشد و بدن انسان با هضم starch گلوکز می‌سازد که یک منبع انرژی برای سلول‌های بدن می‌باشد. هنگامی که از نظر میکروسکوپی مورد بررسی قرار می‌گیرد، مشاهده می‌کنیم که شامل دانه های بسیار کوچک کروی یا تخم مرغی است که اندازه و شکل آنها برای هر گونه‌ی گیاهی متفاوت است. تنوع این ماده در کاربردهای صنعتی تا حد زیادی با خواص و عملکرد فیزیکوشیمیایی آن مشخص می‌شود. پیشرفت های بیوتکنولوژی و فناوری شیمیایی منجر به اصلاح طیف وسیعی از starch برای اهداف مختلف شده است.

نشاسته (استارچ) نمونه‌ای طبیعی از یک پلیمر می‌باشد.پلیمری با زنجیره‌ای بلند و تکرار شونده از مولکول‌های گلوکز متصل به هم که آن‌را هموساکارید می‌نامند. پس می‌توان نتیجه گرفت starch زنجیره‌ای طولانی از مولکول های قند است. همانطور که گفتیم این ماده زنجیره ای از مولکولهای گلوکز است و از آنجا که نشاسته از مولکولهای گلوکز تشکیل شده است، گلوکز یک مولکول قند است که از کربن (C) ، هیدروژن (H) و اکسیژن (O) با فرمول شیمیایی پایه C6H12O6 تشکیل شده است. گیاهان از گلوکز برای تولید انرژی استفاده می‌کنند، اما همیشه گلوکز تولید نمی کنند. گیاهان گلوکز اضافی را به صورت نشاسته (استارچ) ذخیره می کنند تا زمانی که فتوسنتز نمی شوند، بتوانند از آن استفاده کنند.

فرمول اولیه starch بسیار شبیه به گلوکز است. با این حال، برای پیوند دادن به یکدیگر، مولکول های گلوکز باید برخی از اجزای خود را از دست بدهند. فرمول شیمیایی اساسی مولکول نشاستهn (C 6 H 10 O 5)  است. که در آن n تعداد مولکول های گلوکز در زنجیره است. به عنوان مثال اگر 100 مولکول گلوکز در یک مولکول starch وجود داشته باشد ، فرمول آن مولکول نشاسته (استارچ)  C6H10O5) 100) یا C600H1000O500 خواهد بود.

نشاسته کربوهیدرات

کربوهیدرات ها در دو نوع اصلی وجود دارند. کربوهیدراتهای ساده در اصل قند هستند، در حالی که کربوهیدراتهای پیچیده شامل شکر، نشاسته (استارچ) و فیبر هستند. قندها و نشاسته‌ها به سرعت متابولیزه می‌شوند و یا به ‌عنوان انرژی استفاده می‌شوند.

مهمترین غذاهای حاوی کربوهیدرات در رژیم غذایی انسان عبارتند از:

1. غلات 2. شیرین کننده ‌ها 3. محصولات ریشه ای 4. حبوبات 5.سبزیجات 6. میوه

تاریخچه نشاسته

قدمت این ماده در اروپا به 30000سال پیش باز میگردد. در مصر باستان برای چسیاندن پاپیروس از خمیر نشاسته گندم خالص استفاده می‌شده است. ایرانیان از نشاسته (استارچ) برای تهیه  نوعی حلوا استفاده می‌کردند. از starch در چین از حدود 700 سال قبل از میلاد  برای تولید کاغذ استفاده می شده است.

کاربرد نشاسته

یکی از اولین استفاده های صنعتی شناخته شده از این ماده، در رابطه با منسوجات بود.

صنایع شوینده از محصولات starch برای تولید مواد شوینده زیست تخریب ناپذیر، غیر سمی و دوستدار پوست استفاده می کند.

اگر بخواهیم از خواص نشاسته (استارچ) بگوییم باید اشاره به کنترل قند خون، کاهش کلسترول، کنترل وزن، سلامت دستگاه گوارش، خواص نشاسته بر پوست و مو، درمان سرفه و گرفتگی صدا داشته باشیم.

نشاسته در غذا

نشاسته (starch) دومین منبع فراوان انرژی است و مهمترین منبع کربوهیدرات مصرف شده در سراسر جهان است. این ماده در بیشتر رژیم های غذایی انسان، منبع اصلی انرژی به حساب می‌آید. نشاسته (starch) به دسته های مختلف غذایی طبقه بندی شده است. در صنایع غذایی از این ماده به عنوان محصولات غذایی یا نوعی از افزودنی برای غلیظ شدن، حفظ و افزایش کیفیت در غذاها مورد استفاده قرار می‌گیرد. starch می‌تواند واکنش هایی مانند هیدرولیز، استری شدن، اتریفیکاسیون و اکسیداسیون را تجربه کند. این واکنش ها نشاسته های اصلاح شده ای را ایجاد می‌کنند که می‌تواند در غذاهای پخته، شیرینی پزی، سوپ و سس سالاد استفاده شود. در محصولات غذایی، نقشهای عملکردی نشاسته (استارچ) می‌تواند عامل اتصال دهنده و یا ژلاتینی کننده باشد.

نشاسته در صنایع دارویی و پزشکی

نشاسته های دارویی می توانند از اندام های زیرزمینی ذخیره سازی گیاهان مانند غده ها، ریشه ها یا از غلات تهیه شوند. انتخاب منبع نشاسته (استارچ) تا حد زیادی به در دسترس بودن، سهولت استخراج و عملکرد آن بستگی دارد. اندامهای ذخیره زیر زمینی به دلیل اینکه مواد خارجی کمتری دارند، به راحتی پردازش می شوند.

starch یکی از پرکاربردترین مواد کمکی دارویی است زیرا یکی از معدود محصولات طبیعی است که با حداقل پردازش، بیشتر الزامات مواد کمکی را برآورده می‌کند. این ماده غیر سمی، بی بو، ارزان، در دسترس و زیست سازگار است.

به علت خواص ضد چسبندگی نشاسته، در زمان تولید قرص و کپسول، به عنوان ضد چسبندگی و روان کننده با غلظت 3 تا 10 درصد وزنی استفاده می‌شود .

برخی از داروها در دوزهای بسیار کم استفاده می‌شوند، بنابراین پردازش آنها بسیار مشکل خواهد بود و در نهایت آنها را به صورت قرص و فرم های دوز مورد نیاز فشرده می‌کنند. در چنین مواردی، مواد بی اثری که تأثیر دارویی ندارند، می توانند در فرمولاسیون دارو گنجانده شوند تا آن را حجیم کرده و فرایندهای فرمولاسیون طبیعی را امکان پذیر سازد. از آنجا که starch، بی مزه، بی بو و قابل هضم است، برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نشاسته های اصلاح شده (به عنوان مثال نشاسته ذرت با آمیلوز بالا) به عنوان اجزای عملکردی در فرمولاسیونهای پایدار برای حفظ غلظت درمانی داروها برای مدت زمان طولانی مورد استفاده قرار گرفته است. آنها عمدتاً به عنوان میکروسفر یا هیدروژل مورد استفاده قرار می‌گیرند و استفاده از آنها به دلیل عملکرد بهتر آنها قابلیت تشکیل ژل، تجزیه پذیری زیستی و سازگاری زیستی است.

نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در حال حاضر در توسعه و فرمولاسیون حجم دهنده های پلاسما استفاده می‌شوند. به عنوان مثال می توان به نشاسته (استارچ) استیل شده و starch هیدروکسی اتیل اشاره کرد که در حال حاضر برای جلوگیری از شوک وارده به علت از دست دادن خون زیاد ناشی از جراحی، ضربه و غیره استفاده می‌شود.

این ماده، به ویژه پودر برنج و نشاسته گندم، به عنوان پایه ای در آماده سازی‌های موضعی برای جذب مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. خمیر starch در فرمولاسیون های پماد معمولاً در صورت وجود نسبت های بالاتر گلیسیرین استفاده می شود.

محلول ORS

این ماده مکمل  مفید ORS استاندارد در درمان وبا و اسهال در کودکان است. باعث جذب مایع و الکترولیت ها می شود و ممکن است بدون افزایش بار اسمزی، انرژی اضافی به بدن اضافه کند و همچنین دوره نقاهت بیماری اسهالی را کوتاه کند. starch با کاهش باکتری های مضر در درمان اسهال موثر است. یک نمونه معمولی از این ماده که برای این منظور استفاده می‌شود نشاسته برنج است.

گلبول قرمز خون مصنوعی

از نشاسته سیب زمینی به ویژه برای تولید گلبول های قرمز مصنوعی با ظرفیت حمل خوب اکسیژن استفاده شده است.

نشاسته به عنوان جاذب

نشاسته (استارچ) جاذب رطوبت است و وقتی در شرایط عادی جوی متعادل شود می‌تواند رطوبت را تا 10-17 درصد جذب کند. بنابراین در فرمولهای دارویی به عنوان جاذب برای خشک نگه داشتن پودرها و اطمینان از ثبات داروهایی که در اثر هیدرولیز و سایر واکنشهای شیمیایی مشابه ممکن است خراب شوند، استفاده می‌شود.

نشاسته به عنوان چسب

چسب نشاسته (استارچ) به دلیل عرضه فراوان، هزینه کم، تجزیه پذیری زیستی و سهولت تغییرات شیمیایی، بیشتر در صنعت مقوا استفاده می شود. چسب starch بر عملکرد، فن آوری تولید و هزینه تولید تخته راه راه تأثیر زیادی دارد. توسعه چسب نشاسته ای با خواص پایدار، عملکرد بالا، ویسکوزیته خوب، سرعت پخت سریع برای برآوردن نیاز بازار بسیار مهم است.

نشاسته و تولید کاغذ

سابقه استفاده از نشاسته (استارچ) در کاغذسازی به اختراع خود کاغذ در 2000 سال قبل برمی‌گردد، زمانی که از این ماده روی کاغذ برای یک سطح نوشتاری قوی تر و صاف تر استفاده می‌شد.

کارخانه های کاغذسازی از نشاسته های منابع مختلف مانند ذرت معمولی، ذرت مومی، تاپیوکا، سیب زمینی و گندم استفاده می‌کنند. میزان استفاده بستگی به در دسترس بودن و صرفه اقتصادی در یک منطقه معین دارد. استفاده از starch در ساخت کاغذ بستگی به نوع کاغذ ، سایر مواد اولیه مورد استفاده، فناوری ساخت کاغذ، خواص نهایی مورد نظر و نیازهای بهره وری دستگاه کاغذ دارد. از این ماده (استارچ) به عنوان یک ماده لخته کننده و نگهدارنده  به عنوان یک عامل چسبنده استفاده می‌شود. صنعت کاغذ جهانی حدود 5 میلیون تن در سال از starch استفاده می‌کند. این مقدار تقریباً 1.5 درصد از نظر وزن در تمام انواع کاغذ و مقوا است.

در آمریکای شمالی 1.7میلیون تن این ماده (استارچ) برای ساخت کاغذ، نشاسته (استارچ) مورد استفاده قرار می گیرد. هنگامی که کاغذ در درجه اول از الیاف چوبی  تهیه می‌شد از starch برای ایجاد استحکام خشک و افزایش یکپارچگی سطح، استفاده می‌شد، اما  با گذشت زمان، نیازها تغییر کرده اند. زیرا کاغذ سازی با استفاده از مواد اولیه ای همچون  الیاف بازیافتی، الیاف کشاورزی، پرکننده های معدنی و مواد شیمیایی بیشماری که برای بهبود فرایند کاغذسازی، صورت می‌گیرد و به یک فرایند پیچیده تبدیل شده است.

نشاسته لباسشویی

نشاسته لباسشویی که گاهی اوقات به عنوان نشاسته لباس نامیده می شود، مایع ساده ای است که برای ایجاد ظاهری بهتر در انواع مختلف لباس استفاده می‌شود. starch بیش از یک شکل تولید می‌شود که برخی از انواع آن برای افزودن به چرخه شستشو در حین فرایند شستشو مناسب است.

انواع starch لباسشویی از مخلوط نشاسته گیاهی تشکیل شده است که با آب مخلوط شده است. منشاء واقعی این محصول ناشناخته است، استفاده از آن به قرن شانزدهم بر می‌گردد. در آن دوره از این ماده برای سفتی بیشتر رویه ها و یقه های پهن استفاده می‌شد که عناصر رایج پوشاکی بودند، که در طبقات بالای اجتماعی در بسیاری از کشورهای اروپایی پوشیده می‌شد. استفاده از starch برای سفت کردن پوشاک در دنیای جدید ادامه یافت و از آن برای سفت کردن یقه های متحرکی که مردان در اوایل قرن بیستم می‌پوشیدند استفاده شد.

اولین نمونه ها در طول فرایند شستن لباس ها اضافه شد، ولی فرمول های بعدی نشاسته (استارچ) لباس اجازه استفاده ازآن را روی سطح لباس های خشک را نیز فراهم نمود. این باعث شد که یک لایه starch سبک، درست قبل از استفاده از اتوی داغ برای از بین بردن هر گونه چین و چروک از لباس، روی لباس استفاده شود. در نتیجه، لباس ها ظاهر صافی خواهند داشت که حتی در آب و هوای با رطوبت زیاد نیز برای چندین ساعت خوب می ماند.

این ماده (استارچ) پوشاک را از عرق  و خاک به خوبی پاک می‌کند و شستن لباس ها راحت تر انجام می‌شود و لکه ها به راحتی پاک می‌شوند. از آنجا که نشاسته پارچه لباس شما را در برابر کثیفی و لکه محافظت می‌کند، ماندگاری آن را افزایش می‌دهد.

صنعت نشاسته

بر اساس گزارش جدید محققان بازار جهانی، مصرف جهانی این ماده (استارچ) تا سال 2018 به 133.5 میلیون تن می‌رسد که ناشی از تنوع و تعداد زیاد کاربردهای نهایی در صنایع غذایی و غیر غذایی است.

ایالات متحده بزرگترین تامین کننده starch در جهان است و پس از آن چین قرار دارد. رشد اخیر در بازار نشاسته (استارچ) جهانی، ناشی از بازارهای در حال توسعه آسیا و اقیانوسیه بوده است. در حقیقت، این بخش که شامل چین، هند، تایلند،کره جنوبی و فیلیپین است، تا سال 2018 نرخ رشد 9.0 درصدی داشته است.

تولید نشاسته

 استارچ یک پلیمر طبیعی، تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر است که توسط بسیاری از گیاهان به عنوان منبع انرژی ذخیره شده تولید می شود. تنوع ساختاری و عملکردی نشاسته ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می سازد. تغییرات فیزیکی ، شیمیایی و آنزیمی مختلف می تواند خواص عملکردی starch را تغییر داده و بهبود بخشد تا استفاده از آن برای اهداف دارویی مختلف تسهیل شود.

تولید استارچ عبارت است از استخراج نشاسته از دانه‌های گیاه، ریشه یا غده. کل فرآیند استخراج نشاسته (استارچ) با استفاده از روش جداسازی فیزیکی، سلولز، پروتئین و سایر مواد غیر نشاسته ای را بتدریج جدا می‌کند تا پودر نشاسته خالص و سفید به دست آید. ساختار شیمیایی استارچ در مواد اولیه و پودر نشاسته (استارچ) نهایی یکسان است. در طول استخراج استارچ ، تغییرات شیمیایی وجود ندارد. اما استفاده از مواد اسیدیته دی اکسید گوگرد در پردازش ممکن است باعث ایجاد مقدار کمی واکنش تجزیه مولکولی starch  شود، که می‌تواند درجه‌ی چسبناکی  خمیر نشاسته (استارچ) را اندکی کاهش دهد.

فرآیند استخراج استارچ  به آب زیادی احتیاج دارد. همه فرآیند جداسازی  در آب پردازش می شوند.

ذرت 80 درصد تولید starch در بازار جهانی را به خود اختصاص داده است. نشاسته ذرت یک عنصر مهم در تولید بسیاری از محصولات غذایی است و به دلیل ویژگیهای فیزیکوشیمیایی بسیار سازگار، به عنوان ضخیم کننده، تثبیت کننده، ژلاتینی کننده، عامل احتباس آب و به عنوان چسب استفاده می‌شود.

نشاسته در گیاهان

نشاسته (استارچ)، یکی از اجزای اصلی سیب زمینی، ذرت، ماکارونی، نان و برنج، قند می‌باشد و منبع اصلی انرژی برای سلولهای زنده است. در واقع starch آنقدر غنی از گلوکز است که به عنوان ذخیره انرژی برای گیاهان عمل می‌کند تا آنها در زمان سرد یا خشک بودن آب و هوا زنده بمانند.

برخی ازانسانها در طول تاریخ بیشتر از دیگران استارچ  مصرف نموده اند. به عنوان مثال، انسانهایی که در مناطق گرمسیری یا قطبی زندگی می‌کنند، نشاسته (استارچ) کمتری نسبت به افرادی که در آب و هوای خشک و معتدل زندگی می‌کنند، مصرف می‌کنند. چرا که که میزان تولید نشاسته (استارچ) از گیاهان و در نتیجه مقدار قابل استفاده برای انسان به آب و هوا بستگی دارد. در جنگل های بارانی گرمسیری، با آفتاب و باران فراوان، گیاهان نیاز کمی به ذخیره انرژی دارند و در عوض برای جذب آن به رشد برگ های بزرگ تمرکز می‌کنند. بنابراین، افرادی که در این محیط ها زندگی می‌کنند در رژیم غذایی‌شان از starch کمتری استفاده می‌کنند و گوشت، میوه و عسل بیشتری مصرف می‌کنند. علاوه بر این، جمعیت انسان های قطبی در سیبری و شمال کانادا دسترسی چندانی به غذای گیاهی ندارند و عمدتا به غذاهای حیوانی متکی هستند. با این حال، در آب و هوای فصلی تا حدودی خشک یا معتدل، گیاهان ذخایر زیادی از استارچ  را پرورش می دهند. حدود 10 هزار سال پیش، افراد بسیاری گیاهانی مانند گندم ، ذرت و برنج را کشت کردند تا ذخایر نشاسته (استارچ) را به حداکثر برسانند.

مولکول‌های نشاسته (استارچ) تولید شده توسط هر گونه گیاهی دارای ساختار و ترکیبات خاصی هستند (مانند طول زنجیره گلوکز یا نسبت آمیلوز/آمیلوپکتین) و محتوای پروتئین و چربی اندام های ذخیره سازی ممکن است به طور قابل توجهی متفاوت باشد. بنابراین starch بسته به منبع، متفاوت است. این تنوع به دلیل منابع بیولوژیکی مختلف، دامنه کاربردهای صنعتی آن را افزایش می‌دهد. استارچ به راحتی قابل استخراج است و نیازی به فرآیندهای پیچیده تصفیه ندارد. در مقادیر زیادی در منابع اصلی گیاهی مانند غلات و غده ها موجود باشد. این منابع به طور کلی ارزان و مقرون به صرفه تلقی می‌شوند و به عنوان مواد اولیه برای تولید تجاری.

آزمایش نشاسته

ید-KI را به محلول یا مستقیماً روی سیب زمینی یا مواد دیگر مانند نان یا آرد اضافه کنید. در صورت وجود نشاسته، رنگ آبی تیره به وجود می‌آید. اگر آمیلوز نشاسته (استارچ) وجود نداشته باشد، رنگ نارنجی یا زرد ید باقی  می ماند.

مضرات نشاسته

اگر بخواهیم از مضرات استارچ  بگوییم باید بدانیم که مصرف بیش از حد نشاسته (استارچ) خام منجر به چاقی و کم خونی فقر آهن در افراد انسانی شده است. باقی ماندن نشاسته (استارچ) خام در معده نیز باعث نفخ و گاز معده شده و اختلال در هضم و جذب مواد غذایی خواهد شد.همچنین ممکن است باعث حساسیت پوستی در کودکان و یا افراد حساس شود.با این حال، هیچ شواهدی مبنی بر مشکوک بودن خطرات عمومی در صورت استفاده منطقی و به جا وجود ندارد.

شاید برای شما جالب باشد:  نحوه ی گرفتن آنالیز از محصولات مرک